حواس؛ بینایی، بویایی، چشایی، شنوایی

درک محرک‌های محیطی مثل صدای معلم، بوی گل، رنگ برگ درخت، یا مزه شکر به وسیله حواس امکان‌پذیر می‌شود. حواس برای بقای انسان ضروری اند، و ما را قادر می‌کنند تا به وجود محرک‌ها پی ببریم و با تنظیم مداوم شرایط بدن در پاسخ به تغییرات محیطی، نظم و هماهنگی بدن حفظ شود.

بخش حس دستگاه عصبی محیطی اطلاعاتی درباره محرک ها جمع آوری می‌کند. این اطلاعات به مغز فرستاده می شود. مغز این اطلاعات را پردازش می کند و اگر لازم باشد، پاسخ حرکتی مناسب را ایجاد می کند.

اندام‌های حس

سلول های تمایز یافته ای که گیرنده های حس نام دارند، اثر محرک را دریافت می کنند. اگر محرک به اندازه کافی قوی باشد، فعالیت الکتریکی گیرنده را تفییر می دهد و در این حالت پیام عصبی ایجاد می شود. دستگاه عصبی مرکزی می تواند این پیام ها را تفسیر کند. اگر چه گیرنده های حس در سراسر بدن یافت می شوند، اما بیشتر آنها در اندام‌های حس، یعنی پوست، چشم، گوش، بینی و زبان متمرکز شده اند. در جدول زیر انواع گیرنده های حس را مشاهده می کنید.

جدول: انواع گیرنده های حس در انسان

نوع گیرنده	محرک	مثالی از محل گیرنده
گیرنده دما	تغییر دمای محیط	پوست
گیرنده درد	آسیب به بافت‌ها	بیشتر بافت‌ها و اندام‌ها
گیرنده مکانیکی	حرکت، فشار، کشش و ارتعاش	پوست و گوش
گیرنده نور	نور	چشم
گیرنده شیمیایی	مواد شیمیایی	زبان و بینی

در ادامه با ساختار اندام های حس و نحوه عمل گیرنده های آنها آشنا می شویم.

پوست

پوست ما ، دارای گیرنده های درد، دما( سرما یا گرما) و گیرنده های مکانیکی ( حساس به لمس و فشار ) است. هر یک از این گیرنده ها ، دندریت هایی از یک یا چند نورون هستند که اثر محرک را به پیام عصبی تبدیل می کند. همانطور که در شکل ۱-۳ می بینید، اغلب دندریت های این گیرنده ها را پوششی از بافت پیوندی احاطه کرده است.

اگر محرک های مختلف آن چنان شدید باشند که احتمال آسیب به بافت ها را ایجاد کنند، مثل گرما یا سرمای شدید، گیرنده های درد را نیز تحریک می کنند.

درد، احساس بسیار مهمی است، زیرا ما را از خطر، جراحت یابیماری آگاه می کند. بسیاری از پاسخ های محافظت کننده از بدن مثل انعکاس ها، پس از تحریک گیرنده های درد شروع به کار می کنند.

گیرنده های دما در پوست، سرما یا گرما را تشخیص می دهند. در درون بدن نیز، گیرنده های دما وجود دارند که به دمای خون حساس اند. هیپوتالاموس مغز، مرکز اصلی تنظیم دمای بدن است.

گیرنده های مکانیکی در مقابل محرک هایی چون لمس، فشار و کشش واکنش نشان می دهند. در دیواره برخی از رگ های خونی، گیرنده هایی مکانیکی وجود دارند که به فشار خون حساس اند. در ماهیچه های اسکلتی نیز، گیرنده های مکانیکی حساس به تغییرات طول ماهیچه قرار دارند که گیرنده های کششی نامیده می شوند و وضعیت قسمت های مختلف بدن را به دستگاه عصبی مرکزی اطلاع می دهند.

چشم

بینایی انسان در مقایسه با سایر حواس بسیار کارآمد است. ما به کمک چشم هایمان می توانیم رنگ ها را ببینیم، فاصله ها را تشخیص دهیم و جزئیات اشیا و حرکات ظریف را تمیز دهیم.

کره چشم سه لایه دارد که از خارج به داخل به ترتیب عبارتند از : صُلبیه ، مَشیمیه و شبکیه. 

صُلبیه : لایه ای محکم و سفید رنگ از بافت پیوندی است که کره چشم را می پوشاند .این پوشش در جلو چشم شفاف است و قرنیه نام دارد. دومین لایه که نازک و رنگدانه دار است ، مشیمیه نام دارد. مشیمیه در جلو چشم بخش رنگین آن یعنی عِنبیه را به وجود می آورد. ماهیچه های موجود در عنبیه باعث تنگ و گشاد شدن سوراخ مردمک که در وسط عنبیه قرار داد ، می شود. این عمل در اثر تحریک اعصاب پاراسمپاتیک و سمپاتیک انجام می شود.

نور با گذشتن از قرنیه به علت انحنای آن هم گرایی پیدا می کند، از سوراخ مردمک عبور و به عدسی برخورد می کند. عدسی ، نور را روی شبکیه متمرکز می کند. شبکیه داخلی ترین لایه چشم و بسیار نازک و شامل گیرنده های نوری و نورون هاست. گیرنده های نوری شبکیه بر دو نوع اند: سلول های مخروطی و سلول های استوانه ای که انرژی نورانی را به پیام های عصبی تبدیل می کنند. مغز می تواند این پیام ها را تفسیر کند. سلول های استوانه ای درنور ضعیف و سلول های مخروطی در نور قوی بیشتر تحریک می شوند. سلول های مخروطی به ما توانایی دیدن رنگ و جزئیات ظریف اشیا را نیز می دهند و در نتیجه تحریک آنها، تصاویر دقیقی تولید می شود. پیام عصبی که در سلول های گیرنده نوری ایجاد می شود به وسیله عصب بینایی به مغز فرستاده می شود.جایی را که عصب بینایی از شبکیه خارج می شود نقطه کور گویند. بخش دیگری از شبکیه که لکه زرد نام دارد در امتداد محور نوری کره چشم قرار دارد و در دقت و تیزبینی چشم اهمیت دارد. فضای پشت عدسی چشم را ماده ژله ای و شفافی پر کرده است که زجاجیه نام دارد و باعث حفظ شکل کروی چشم می شود . فضای جلوی عدسی چشم نیز با مایع شفافی به نام زلالیه پر شده است که از مویرگها ترشح می شود و مواد غذایی و اکسیژن را برای عدسی و قرنیه فراهم می کند و مواد دفعی آنها را نیز جمع آوری می کند تا از طریق خون دفع شوند.

تطابق: عدسی چشم به وسیله رشته هایی به ماهیچه مژکی، متصل شده است. هنگام دیدن اشیای نزدیک، با انقباض ماهیچه های مژکی، عدسی کروی تر و قطورتر می شود وقتی به اشیای دور نگاه می کنیم با استراحت این ماهیچه ها قطر عدسی کم می شود و به این ترتیب تصویر در هر حالت روی شبکیه تشکیل می شود. به مجموعه این اعمال که سبب تشکیل تصویر روی شبکیه می شوند، تطابق می گویند.

بیماری چشم: با افزایش سن، ممکن است عدسی چشم سفت و انعطاف آن کمتر شود و قدرت تطابق آن کاهش یابد. این بیماری پیرچشمی نام دارد و با عینک های مخصوص درمان می شود. همچنین ممکن است با افزایش سن، عدسی کدر شود و به تدریج بینایی کاهش یابد. این بیماری آب مروارید نام دارد. عدسی کدر شده را با جراحی خارج می کنند و به جای آن یک عدسی مصنوعی قرار می دهند، یا به کمک عینک، قدرت بینایی بیمار را تا حدود زیادی به حالت اولیه باز می گردانند. قطر کره چشم یکی از عواملی است که تعیین می کند که شعاع های نور در کجا یکدیگر را قطع کنند و تصویر اجسام را بوجود آورند. اگر کره چشم بیش از اندازه بزرگ باشد، تصویر اشیای دور، در جلو شبکیه تشکیل میشود. در این حالت فرد نمی تواند اشیای دور را واضح ببیند و به نزدیکی بینی مبتلاست. به شکل ۵ نگاه کنید و بگویید چشم نزدیک بین به وسیله چه نوع عدسی ای اصلاح می شود. در حالتی که کره چشم بیش از حد کوچک باشد، تصویر اشیای نزدیک در پشت شبکیه تشکیل می شود و فرد به دوربینی مبتلاست. با توجه به شکل ۵ بگویید این بیماری به وسیله چه نوع عدسی ای اصلاح می شود؟

دوربینی و نزدیک بینی ممکن است به علت اختلال در کار عدسی نیز ایجاد شوند.

اگر سطح عدسی و یا قرنیه کاملا کروی و صاف نباشد، پرتوهای نور به طور نامنظم به همدیگر می رسند، روی یک نقطه شبکیه متمرکز نمی شوند و تصویر واضحی را به وجود نمی آورند. در این حالت می گوییم فرد به آستیگماتیسم مبتلاست و باید از عینکی استفاده کند که عدسی آن , عدم یکنواخت انحنای قرنیه یا عدسی چشم را جبران کند.

شکل ۵- عیوب انکساری چشم و راه های اصلاح آنها الف) نزدیک بینی ب) دوربینی

گوش

در گوش های شما امواج صوتی به پیام عصبی تبدیل و به مغز ارسال می شوند. علاوه بر آن بخش هایی از گوش در حفظ تعادل نقش دارند.شکل ۶-۳ ساختار گوش انسان را نشان می دهد

شکل ۶- ساختار گوش انسان

چنان که در شکل مشخص است، گوش از سه بخش بیرونی،میانی و درونی تشکیل شده است.گوش بیرونی شامل لاله گوش و مجرای گوش است که کار جمع آوری صداها و انتقال آن ها را به گوش میانی انجام می دهند.درون مجرای گوش موهای ظریفی وجود دارد که هوا را تصفیه می کنند .همچنین غده های عرق تغییر شکل یافته درون مجرا،ماده موم مانندی ترشح می کنند که از ورود مواد خارجی به گوش جلوگیری می کند. بخش انتهایی مجرا و نیز گوش میانی و درونی توسط استخوان گیجگاه محافظت می شوند.

شیپور استاش هو را بین گوش میانی و حلق انتقال می دهد تا فشار آن در دو طرف پرده صماخ یکسان و پرده صماخ به درستی مرتعش شود(شکل ۶). امواج صوتی به پرده صماخ که در انتها ی مجرای گوش قرار دارد، برخورد می کنند و آن را به ارتعاش در می آورند. در پشت پرده صماخ، سه استخوان کوچک گوش میانی به نام های چکشی،سندانی و رکابی قرار دارند که ارتعاشات را به مایعی که محفظه داخل گوش درونی را پر کرده است، منتقل می کنند. بخشی از محفظه گوش درونی حلزون گوش نام دارد، زیرا مثل صدف حلزون پیچ خورده است و در آن نوعی گیرنده مکانیکی به نام سلول های مژکدار قرار دارند. ارتعاش مایع در نهایت باعث تحریک سلول های مژکدار می شود. این تحریک به صورت پیام عصبی از طریق عصب شنوایی به مغز می رود.

حفظ تعادل: گوش علاوه بر شنیدن به حفظ تعادل بدن نیز کمک می کند. یک بار دیگر به شکل ۶ نگاه کنید. در بخش دیگر گوش درونی، سه مجرای نیم دایره ای وجود دارند که بر یکدیگر عمودند و درون آنها پر از مایع است. در این مجراها سلول های مژکداری وجود دارد که در اثر تغییر موقعیت سر تحریک می شوند. وقتی که شخص جا به حا می شود، مایع درون این مجراهای نیم دایره به حرکت در می آید و در پی آن مژک های سلول های مژکدار خم می شوند و به دنبال آن پیام عصبی تولید و به مغز ارسال می شود . به این ترتیب مغز می تواند جهت و موقعیت سر را تعیین کند. چون گوش اندام حس شنوایی و نیز تعادلی است، بنابراین عصبی که از گوش به مغز می رود، از دو جزء تشکیل شده است: بخش شنوایی و بخش تعادلی.

زبان

روی زبان و بخش های دیگر دهان جوانه های چشایی وجود دارند. هر جوانه چشایی چندین سلول گیرنده چشایی دارد.

سلول های گیرنده چشایی، گیرنده های شیمیایی اند و چهار مزه اصلی یعنی شیرینی، ترشی ، تلخی و شوری را تشخیص می دهند. نوک زبان به مزه شیرین، کناره های آن به شوری و ترشی و عقب آن نسبت به تلخی ، بیشترین حساسیت را نشان می دهند. با حل شدن مولکول های غذا در بزاق، این مولکول ها به پروتئین های غشای سلول های گیرنده متصل می شوند ، در نتیجه در این سلول ها ، پیام عصبی تولید و به مغز فرستاده می شود.

بینی

گیره های شیمیایی که بوها را تشخیص می دهند، گیرنده های بویایی نام دارند و در سقف حفره بینی قرار دارند. ترکیبات شیمیایی موجود در هوا ، گیرنده های بویایی را تحریک می کنند. این سلول ها پس از تحریک شدن پیام عصبی را تولید و به مغز ارسال می کنند. حس بویایی بر درک مزه غذا تاثیر دارد. مثلا وقتی به سختی سرما خورده ایم و دچار گرفتگی بینی شده ایم ، به نظر می آید که اغلب بی مزه اند.

پردازش اطلاعات حسی

مراکز پردازش اطلاعاتی که از اندام های حس می آیند، در مناطق خاصی از مخ قرار گرفته اند. شیارهای عمیق هر یک از نیمکره های مخ را به چهار ناحیه یا لوب تقسیم کرده است: لوب پس سری، لوب آهیانه، لوب گیجگاهی و لوب پیشانی.

پردازش اطلاعات بینایی در لوب پس سری انجام می شود که در عقب جمجمه قرار دارد و پردازش اطلاعات شنوایی در لوب گیجگاهی انجام می شود.

گیرنده‌های حسی جانوران

گیرنده های حسی در آمدی فقط قادر به دریافت بخش کوچکی از اطلاعات موجود در محیط هستند. اما در دنیای زنده گیرنده های حسی دیگری نیز وجود دارند که جاندار را به درک اطلاعات بیشتری از محیط زیست خود، قادر می سازند.

در این بخش به ارائه نمونه هایى از گیرنده هاى حسى در جانوران مختلف مى پردازیم:

احتمالاً همه جانوران گیرنده درد دارند، اما چگونگى عمل آنها هنوز مشخص نىست. موهاى سبیل گربه و خرس، در قاعده خود، داراى گیرنده هاى لمس هستند که بسیار حساس اند و به این جانوران امکان مى دهد که در تاریکى نیز اشیاى نزدیک را تشخىص دهند.

یکى از سازگارى هایى که در ماهیان پدید آمده است، خط جانبى است که در دو سوى بدن ماهى امتداد یافته است. این ساختار حاوى گیرنده هاىى مکانیکى است که نسبت به ارتعاش هاى امواج آب حساس اند. جانور به کمک خط جانبى، قادر است از حرکت ماهى هاى دیگر (صیاد یا صید) در پیرامون خود آگاه شود.

خط جانبى درواقع کانالى است که در زیر پوست ماهى قرار دارد. این کانال به وسیله سوراخ هاى متعددى که در سطح بدن ماهى وجود دارد، با محیط بیرون ارتباط پىدا مى کند. درون کانال سلول هاى مژه دارى وجود دارند که مژه هاى آنها با ماده اى ژلاتینى در تماس هستند. جریان آب در خط جانبى سبب حرکت ماده ژلاتینى مى شود و سلول هاى مژه دار را تحریک مى کند. درنتیجه وجود هر نوع جسم متحرک در اطراف ماهى، امواج حاصل از حرکت آن توسط خط جانبى تشخیص داده مى شود و جانور به وجود آن پى مى برد. علاوه بر تشخیص اجسام متحرک، خط جانبى قادر به تشخیص اجسام ساکن نیز هست. این تشخیص بر مبناى بازتاب حاصل از برخورد لرزش ها به جسم ساکن صورت مى گیرد.

یکى از حساس ترین انواع گیرنده هاى شیمیایى، روى شاخکِ جنس نِر نوعى پروانه ابریشم قرار دارد. شاخک این جانور را هزاران جسم مو مانند ظریف مى پوشاند. اغلب این اجسام داراى گیرنده هاى شیمیاىى قوى هستند و به بوى بدن جانور ماده حساس اند. وقتى تعداد کمى از این اجسام مو مانند ظریف با مولکول هاى بوى بدن جاندار ماده برخورد مى کنند، تحریک مى شوند و حضور جانور ماده را تشخیص مى دهند.

ساده‌ترین چشم در جانوران در پلاناریا وجود دارد و چشم جامى شکل نامیده مى شود. چشم جامى شکل از گروهى سلول تیره رنگ تشکیل شده است که بخش هایى از سلول هاى گیرنده نور را مى پوشانند.

سلول هاى گیرنده نور، مولکول هایى به نام رنگیزه بینایى دارند که نور را جذب و به پیام عصبى تبدیل مى کنند و به مغز جانور مى فرستند. براساس موقعیت جانور و این که کدام قسمت سلول هاى گیرنده، نور دریافت کنند، اىن سلول ها شدت نور و جهت آن را تعیین مى کنند و به این وسیله مغز مى تواند دستور فرار از نور و پیدا کردن جا یى براى پنهان شدن را صادر کند.

خرچنگ ها و حشرات، چشم مرکب دارند. چشم مرکب از تعداد زیادى واحد مستقل بینایى تشکیل شده که هرکدام یک قرنیه و یک عدسى دارد و نور را روى تعدادى سلول گیرنده متمرکز مى کند هریک از این واحدها نور را از بخش کوچکى از میدان بینایى دریافت مى کنند و درنتیجه تصویرى که ایجاد مى شود موزاییکى از بخش هاى مختلف است. جانور به وسیله اىن نوع چشم، قادر است جزئى ترین حرکات را در محیط تشخیص دهد و وجود شکارچى را به موقع احساس کند.

تشخیص تابش‌هاى فرابنفش و فروسرخ: وقتى از نور مرئى سخن مى گوییم، درواقع منظورمان نورى است که براى «ما » مرئى است. نور مرئى بخش بسیار کوچکى از طیف تابش هاى الکترومغناطیسى است که محدوده بین طول موج هاى بنفش و قرمز را شامل مى شود. امواجى با طول موج هاى کوتاه تر یا بلندتر از این دو، براى ما قابل رؤیت نیستند، حال آنکه براى بعضى از جانداران، قابل درک اند. مثلاً ما نمى توانیم پرتوهاى فرابنفش را ببینیم، اما بسیارى از حشرات مى توانند این پرتوها را ببىنند.

این توانایى، در گرده افشانى توسط حشرات نقش مهمى ایفا مى کند. بعضى از گل ها، الگوهایى دارند که براى ما قابل رؤیت نیستند؛ اما اگر با یک فیلم حساس به پرتوهاى فرابنفش از آن عکس بگیریم، آن الگوها را در عکس خواهیم دید. این الگوها، حاوى اطلاعاتى براى حشرات گرده افشان هستند که ما قادر به درک آنها نیستیم.

در آن سوى طیف مرئى، پرتوهاى فروسرخ قرار دارند که ما آنها را به صورت گرما حس مى کنیم؛ اما بعضى دیگر از جانداران، اطلاعات بىشترى از تابش هاى فروسرخ درک مى کنند؛ به خصوص هنگام شکار، که به کمک پرتوهاى فروسرخ تابش شده از طعمه، موقعیت آن را تشخیص مى دهند. مثلاً بعضى از مارها، مثل مار زنگى، در جلوى سر خود دو سوراخ دارند که دارای گیرنده های فروسرخ اند و به کمک آنها امواج فروسرخ را حس مى کنند و براساس اطلاعاتى که از این تابش ها دریافت مى کنند، موقعیت شکار را تشخیص مى دهند؛ به همین سبب این مارها در تاریکى مطلق مى توانند با نهایت دقت، طعمه را شکار کنند.

پژواک سازى: تعدادى از گونه ها با انتشار امواج صوتى در محیط و تجزیه و تحلیل پژواک حاصل از آن، تصویرى از محیط را ایجاد مى کنند. خفاش ها، دلفین ها و به مقدار کمترى وال ها، پژواک سازى مى کنند. بعضى از گونه هاى خفاش ها امواجى تولید مى کنند که از محدوده شنوایى ما خارج است. این امواج صوتى در مقایسه با پژواک حاصل از آن، صدایى بسیار بلند است. خفاش ها براى آنکه کر نشوند، در گوش میانى خود ماهیچه هایى دارند که با انقباض آنها حساسیت گوش را نسبت به شنیدن اصوات بلندى که تولید مى کنند، کاهش مى دهند. خفاش ها براى شنیدن پژواک ها، این ماهیچه ها را به سرعت به حال استراحت درمى آورند.

خفاش ها در «درک» محیط پیرامون خود به کمک پژواک سازى توانایى بسیار زیادى دارند، به طورى که در اتاقى کاملاً تاریک که در سراسر آن تارهاى سیمى کشیده شده است مى توانند به دقت، حشراتى را که درحال پروازند، شکار کنند و از لابه لاى سیم ها بگذرند.

تشخیص میدان هاى الکتریکى: در خط جانبى ماهى ها، گیرنده هایى مکانیکى وجود دارد که جهت حرکت آب را تشخیص مى دهند. بعضى ماهى ها مثل گربه ماهى در خط جانبى خود گیرنده هاى الکتریکى نیز دارند. این گیرنده ها، ماهى را قادر مى سازند تا میدان هاى الکتریکى ضعیفى را که توسط طعمه تولید مى شود، تشخیص دهد. استفاده از گیرنده هاى الکتریکى در ماهیانى مانند مارماهى ها پیچیده تر است. این ماهى ها در دم خود اندامى دارند که به طور پیوسته، تکانه هاى الکتریکى تولید مى کنند و به این وسیله میدان الکتریکى ضعیفى را در اطراف ماهى برقرار مى کند (شکل ۱۸). هر شیئى که در اطراف ماهى قرار داشته باشد، مثل سنگ، گیاه یا ماهى دیگر، سبب  آشفتگى هاى متفاوت در خطوط میدان الکتریکى مى شود و درنتیجه گیرنده هاى الکتریکى موجود در خط جانبى را تحر ک مى کند.

---